Оглавление:
Общие сведения и свойства
- Общая информация и свойства Полупроводниковый материал-это вещество, которое по электропроводности занимает промежуточное положение между проводником (металлом) и диэлектриком. Поскольку удельная проводимость полупроводниковых материалов значительно ниже, чем у металлов, подвижность носителей заряда больше(то есть электроны из менее проводящего материала могут двигаться более свободно, чем металлы).
Таким образом, электропроводность полупроводниковой структуры может регулироваться тепловыми, световыми, электрическими и механическими воздействиями. , неметаллические элементы IV, V и VI групп периодической системы, неорганические соединения (оксиды, сульфиды) и некоторые металлические сплавы.
Полупроводниковый материал включает в себя большинство минералов Людмила Фирмаль
Наиболее широко применяемыми элементами в группе IV являются Ge и Si, которые имеют ромбовидную тетрагональную форму lattice. At в верхней части тетраэдра есть 4 атома, которые окружают атом в центре. Каждый атом имеет 4 внешних валентных электрона, поэтому он связан ковалентной силой с ближайшими 4 атомами. В идеальном кристалле Si или Ge при температурах, близких к абсолютному нулю, ковалентная связь полностью заполнена и все электроны присоединены к atom.
As в результате отсутствует электропроводность. Когда кристалл нагревается или облучается, электроны освобождаются от ковалентных связей, что порождает электропроводность-переход электронов из валентной зоны в проводимость band. In в этом случае вместо оставшихся электронов образуются незаполненные связи (дырки), которые могут быть заняты электронами из других bonds. At в то же время незаполненные связи (отверстия) могут перемещаться вдоль Кристалла. Когда нагревание или световое облучение прекращается,
- высвобожденные электроны помещаются в связь, что снижает электропроводность кристалла(происходит рекомбинация электронов и дырок).Процесс заканчивается менее чем через 1000 минут в течение 1 секунды, и кристаллы снова теряют свою проводимость. Минимальная энергия, необходимая для перемещения электронов из валентной зоны в зону проводимости, определяется размером энергетического зазора (или запрещенной зоны) между этими полосами.
Чтобы разрезать ковалентную связь при очень низкой температуре, нам нужна энергия около 0,1922 aj в Si и около 0,121 aj в Ge. Идеальные кристаллы с одинаковым количеством электронов и дырок обладают собственной электропроводностью. , его величина выступает в качестве характеристики полупроводниковых материалов и является внутренним удельным сопротивлением полупроводника materials. So, если Si = 63G Ом м, Ge = 0,470, то в 3001 к практически не встречаются идеальные кристаллы с примесями ns.
Поскольку удельное сопротивление идеального кристалла зависит только от температуры Людмила Фирмаль
Примеси в кристалле полупроводникового материала увеличивают количество электронов или holes. So, когда 1 атом Sb вводится в 1 Si3 Ge или Si, появляется 1 электрон и 1 атом B создает 1 отверстие. Наличие даже 10 ′ примесей изменяет электрические свойства Ge (p5 = 0,15). Введение различных примесей в идеальный кристалл, электронной проводимости или дырочной электропроводности обусловлено следующими причинами. Рассмотрим Кристалл Si, в котором 1 атом заменен атомом Sb. Sb имеет 5 электронов во внешней электронной оболочке (V-группа периодической системы). в этом случае 4 электрона образуют парную электронную связь с 4 ближайшими атомами Si.
Свободный 5-й электрон продолжает двигаться вокруг атома Sb по орбите, аналогичной орбите электрона в атоме H2.Однако сила электрического притяжения к сердечнику уменьшается в зависимости от величины диэлектрической проницаемости Si. So, чтобы высвободить 5-й электрон, нужно немного энергии (около 0,008 Адж).Такие слабо связанные электроны легко отрываются от атомов Sb под воздействием тепловых колебаний решетки при низких температурах.
Низкая энергия ионизации примесных атомов означает, что все примесные атомы в Go и Si уже ионизированы при температурах около −100 ° C, а испускаемые электроны участвуют в проводящей process. In в этом случае электроны являются основными носителями заряда, которые вызывают электропроводность электронов (отрицательную), или электропроводность типа l*.
После удаления «лишнего» (5-го) электрона атом Sb становится положительно заряженным Ионом с 4 валентными электронами, как и у всех атомов Si (ионы Sb замещают Si в кристаллической решетке). Примесь, которая вызывает появление электронной проводимости в кристалле, называется донором. В Si и Ge донорными примесями являются элементы группы V, Sb, P, As и Bi. В противном случае примесь B в решетке Si возникает на 3-валентных атомах. Внешняя оболочка атома
B имеет только 3 валентных электрона, поэтому 1 электрон не может заполнить 4 валентные связи с 4 ближайшими атомами. Свободное общение может быть заполнено проходящим электроном От какой-то либодры! Эта связь заполняется электронами следующей связи и D. дырки(незаряженные связи) перемещаются вдоль кристаллов атомов к атомам (если электроны движутся в противоположном направлении).Когда электроны заполняются потерянными валентными связями, Атом примеси B становится отрицательно заряженным Ионом, который вытесняет атомы Si в кристаллической решетке.
Дырка слабо связана с атомом B электростатическим притяжением, и она движется вокруг атома B по орбите, напоминающей орбиту электрона атома H2.Энергия ионизации (энергия, необходимая для отделения отверстия от отрицательного Иона B) составляет около 0,008 Адж, при нормальной температуре все 3 валентных атома примеси ионизируются, и отверстие участвует в проводящем процессе. Поэтому, если кристалл Si (III группа периодической системы) смешан с 3-валентными атомами, то электропроводность в основном выполняется Холлом.
Проводимость холла (положительная), или проводимость типа P *.Примеси, которые вызывают проводимость отверстий, называются Акцепторными примесями. Акцепторными примесями Ge и Si являются элементы III группы: Ga, TI, B, A1. При равных концентрациях донорных и акцепторных примесей в кристаллах пробой валентных связей обеспечивает электропроводность электронами и дырками (как в чистых полупроводниковых материалах).
Такие полупроводниковые материалы компенсируются. Различные комбинации сплавов Ge и Se, в этом случае возникают смежные области с различными типами проводимости (n-тип или p-тип), А границы этих областей являются p-p (p-p или p-p и т. д.)- переход является основой полупроводникового прибора. Такую композицию можно получить только легированием соответствующего количества легирующих примесей (10-6-10 −7%) в высокочистых полупроводниковых материалах.
Количество электричества, переносимого дырками или электронами, определяется не только концентрацией носителя, но и подвижностью электронов и дырок. Важнейшим свойством, определяющим качество Ge и Si как полупроводниковых материалов, является срок службы минорных носителей заряда. Использование Ge и Si в полупроводниковых приборах (например, солнечных панелях и инфракрасной оптике) связано с показателем преломления, коэффициентом отражения и коэффициентом пропускания света в широком диапазоне длин волн.
Кроме элементарных полупроводниковых материалов используются полупроводниковые соединения, которые получают путем плавления или химической обработки чистых элементов: CuO2 (для полупроводникового выпрямителя), SbZn (для полупроводникового термопила), PbTe (для фотоэлектрического устройства и термопары) и др. Соединения типа Ahibv, полученные синтезом элементов групп III и V в периодической системе, используются в particular. In кроме того, наиболее оригинальным свойством является соединение AIP.
«От положительного автобуса (лат) — положительный. Увы, Супф, Гап, Арсенида Галлия, Антимонида Галлия, Фосфида, Инас Основе. По ряду свойств эти соединения близки к полупроводниковым материалам-Ge и Si. Поэтому подвижность их носителей заряда повышается. Значение; запрещенная зона также большая, введенные примеси изменяют механизм проводимости. Это связано с тем, что некоторые атомы в группе II (Zn, Cd) являются акцепторами, а группа VI (Se, Te) — донорными примесями.
Смотрите также:
| Полупроводниковые материалы Ge и Si | Тонкая радиотехническая керамика |
| Стеклянные материалы общие сведения | Ферромагнитная керамика |
